RC 耦合放大器

电阻电容耦合简称为 RC 耦合。这是放大器中最常用的耦合技术。

两级 RC 耦合放大器的构造

两级 RC 耦合晶体管放大器电路的构造细节如下。两级放大器电路有两个晶体管，以 CE 配置连接，并使用公共电源 V_CC。分压器网络 R₁ 和 R₂ 以及电阻器 R_e 形成偏置和稳定网络。发射极旁路电容器 C_e 为信号提供低电抗路径。

电阻器 R_L 用作负载阻抗。放大器初始阶段的输入电容器 C_in 将交流信号耦合到晶体管的基极。电容 C_C 是连接两级的耦合电容，可防止级间直流干扰并控制工作点的偏移。下图显示了 RC 耦合放大器的电路图。

RC 耦合放大器的工作原理

当将交流输入信号施加到第一个晶体管的基极时，该信号会被放大并出现在集电极负载 R_L 上，然后通过耦合电容 C_C 传递到下一级。这将成为下一级的输入，其放大输出再次出现在其集电极负载上。因此，信号在逐级作用下被放大。

这里必须注意的重要一点是，总增益小于各级增益的乘积。这是因为当第二级跟随第一级时，由于第二级输入电阻的分流效应，第一级的有效负载电阻会降低。因此，在多级放大器中，只有最后一级的增益保持不变。

由于我们在这里考虑两级放大器，因此输出相位与输入相同。因为两级 CE 配置的放大器电路进行了两次相位反转。

RC 耦合放大器的频率响应

频率响应曲线是指示电压增益与频率函数之间关系的图形。 RC 耦合放大器的频率响应如下图所示。

从上图可以看出，频率在 50Hz 以下和 20 KHz 以上时会下降或减小。而 50Hz 至 20 KHz 之间的频率范围内的电压增益是恒定的。

我们知道，

$$X_C = \frac{1}{2 \pi f_c}$$

这意味着容抗与频率成反比。

在低频（即低于 50 Hz）

容抗与频率成反比。在低频下，电抗相当高。输入电容器 C_in 和耦合电容器 C_C 的电抗非常高，以至于只允许一小部分输入信号通过。发射极旁路电容器 C_E 的电抗在低频时也非常高。因此，它不能有效地分流发射极电阻。由于所有这些因素，电压增益在低频时会下降。

在高频（即高于 20 KHz）

再次考虑同一点，我们知道电容电抗在高频时较低。因此，电容器在高频下表现为短路。因此，下一级的负载效应增加，从而降低了电压增益。与此同时，随着发射极二极管电容的减小，它增加了晶体管的基极电流，因此电流增益 (β) 会降低。因此电压增益在高频时会下降。

在中频（即 50 Hz 至 20 KHz）

如图所示，电容器的电压增益在此频率范围内保持恒定。如果频率增加，电容器 C_C 的电抗会减小，这往往会增加增益。但是这种较低的电容电抗会增加下一级的负载效应，从而降低增益。

由于这两个因素，增益保持恒定。

RC耦合放大器的优点

以下是RC耦合放大器的优点。

• RC放大器的频率响应在很宽的频率范围内提供恒定的增益，因此最适合音频应用。

• 电路简单，成本较低，因为它采用了便宜的电阻器和电容器。

• 随着技术的升级，它变得更加紧凑。

RC耦合放大器的缺点

以下是RC耦合放大器的缺点。

• 由于有效负载，电压和功率增益较低电阻。

• 它们会随着时间而变得嘈杂。

• 由于阻抗匹配不佳，功率传输会很低。

RC 耦合放大器的应用

以下是 RC 耦合放大器的应用。

• 它们在很宽的频率范围内具有出色的音频保真度。

• 广泛用作电压放大器

• 由于阻抗匹配不佳，RC 耦合很少用于最后阶段。